RA在钎焊板式换热器中蒸发换热和压

板式换热器由于高效的换热机能、紧凑的机关，曾经成为一种很严重的换热器。连年来关于板式换热器的研讨、机关的改革使得板式换热器的运用限定也越来越普遍。本文基于钎焊式板式换热器，研讨板式换热器的换热和压降相干式方法，确立了板式换热器单流道CFD仿真策画模子，并经过和已有测验数据比拟考证了该模子的无误性。并基于测验数据，经过相干式修改，开垦了换热系数和磨擦系数相干式；换热系数相干式策画值与测验值之间的平衡过错为3.5%；磨擦系数相干式策画值与测验值之间的平衡过错5.9%。况且提议了囊括制冷剂为RA的详细拟合完毕及过错剖析。关于板式换热器的研讨，以及制冷系统仿真策画有确定的提拔和参考代价。引言钎焊板式换热器是一系列具备确定涟漪形态的金属片叠装后再真空钎焊炉内焊接而成的一种新式高效换热器。它与旧例的管壳式换热器比拟，有更显然的上风，如：在不异滚动阻力或泵功率耗费情景下其传热系数超过许多；在最佳的工况下，水侧换热系数式管壳式换热器的3~5倍等。是以，在部份范围上，钎焊板式换热器正慢慢庖代管壳式换热器。从运用范围来说，单相范围曾经较量老练，方今的进展主若是何如下降成本。两相流的运用是研讨和比赛的热门。连年来，许多学者对板式换热器举行了测验研讨，确立了关连的策画公式。这些公式要紧以测验为根基取得的，合用于特定的板型。本文在此根基上，对钎焊板式换热器传热机能与滚动阻力做一些开头的研讨探测。操纵已确立的钎焊板式换热器CFD模子摹拟取得，钎焊板式换热器水侧换热系数和磨擦压降策画相干式，经过挥发器测验，基于测验数据确立了钎焊板式换热器挥发换热和压降策画相干式。1测验道理1.1测验道理测验系统由制冷系统、水系统、数据收罗和待测板式换热器4个部份构成，测验台采纳的是收缩机和节约阀来举行系统的压力和流量把持。系统过程图如图1所示，制冷系统要紧由收缩机、冷凝器、挥发器、节约元件产生。除此四大部件外，制冷系统还囊括汽液离别器、油离别器、干枯过滤器、辅佐冷凝器、视液镜、止回阀、缓冲罐、后置挥发器等；水系统囊括冷却水塔、冷水箱、电加热器、水泵等；衡量把持系统囊括传感器、把持、数据收罗与显示。本测验台的上风在于补充了辅佐冷凝器、过冷器、后置挥发器和辅佐挥发器来保证加入测试换热器的制冷剂过冷，以及加入收缩机的制冷剂过热，这抬高了本测验台的衡量精度以及对收缩机操纵寿命的维持。测试换热器为江苏唯益换热器股分有限公司临盆的B3-S型板式换热器，其板片的详细参数见表1所示。测验回路由主回路和旁通回路构成，主回路为制冷剂的要紧滚动通道，旁通回路用于把持流入主回路制冷剂的流量，起到分管主回路制冷剂流量的效用。测验时水由冷水箱流入测试换热器，换热后再流入冷水箱，次序轮回；制冷系统的主回路较为繁杂，Ra经收缩机加入油离别器，流经辅佐冷凝器、缓冲罐、干枯过滤器、视液镜、原料流量计、过冷器等，加入测试换热器挥发换热后，流入后置挥发器、汽液离别器，再次流入收缩机，次序轮回。表1板式换热器尺寸参数图1测验系统1.2数据责罚法子水侧换热系数可由式(1)策画取得，而式(1)中参数m，n可经过数值仿真策画断定。1.3过错剖析水流量经过电磁流量计衡量，精度为被测流量最洪量程的1%，流量调动经过电磁比例阀实行。温度衡量采纳Pt热电阻举行衡量，其精度为0.1℃。冷侧和热侧收支口压差经过压差变送器取得，其精度为压力最洪量程的1%。A/D更动器的精度为0.01%。总传热系数过错囊括风度精度过错和数据回归带来的过错，经过对过错的剖析策画得出总传热系数的最大过错为6.13%，同时本测试系统的温度、压力与流量衡量的相对过错均在10%之内。2水侧仿真策画和相干式拟合本文华纳数值摹拟的法子摹拟研讨了B3-S板式换热器水-水换热时的换热和压降特点，基于摹拟完毕拟合取得水侧换热系数和磨擦系数策画相干式。2.1水侧CFD仿真模子的考证按照KHAN等举行的单相对流换热测验所操纵的板式换热器板片机关尺寸，经过Gambit2.4.6软件确立了响应的CFD仿真模子，水侧的单个流道仿真模子如图2所示。图2水侧单流道仿真模子操纵Fluent14.0软件仿真摹拟了板式换热器水侧换热和压降特点，CFD模子策画值与文件中测验点之间的精度对譬如图3所示，能够看出，CFD模子仿真完毕与文件测验点具备较高的切合性，过错在±5%之内，这申明确立的单流道CFD仿真模子关于摹拟策画板式换热器水侧换热和压降特点是可行的。图3仿真完毕与测验数据比拟2.2水侧换热和压降相干式拟合由表1确立B3-S板式热器单流道仿真模子，经过Fluent14.0软件摹拟策画了B3-S换热和压降机能，进而拟合取得测试换热器水侧努塞尔数和磨擦系数相干式。数值摹拟比拟于测验所得的相干式而言，即使精度上不如相干式高，但其运用的限定更为普遍，只需湍流或层流模子筛选无误、网格区分满盈详细，数值摹拟的法子能够合用于任何点波板片机关、很大限定的雷诺数轻贱道内的滚动和换热的猜测[9]。仿真策画值与相干式策画值之间的精度对譬如图4和图5所示，过错要紧在±5%线之内，仅部分点的过错稍大，但也小于15%，努赛尔数之间的平衡过错为3.7%，磨擦系数之间的平衡过错为4.5%，申明策画相干式的拟合精度较好，式(8)和式(9)可用于测试换热器挥发换热和压降特点的策画剖析。图4努赛尔数模子策画值与相干式策画值比拟图5磨擦系数的模子策画值与相干式策画值比拟3挥发换热和压降相干式拟合3.1换热系数相干式拟合挥发换热囊括对流换热和核沸腾换热。板式挥发器挥发换热历程较为繁杂，影响挥发换热机能的成分较多。板式换热器运用于两相挥发换热研讨较少，况且已有的模子运用有很大的限定性，大多是针对管内滚动或竖直壁滚动的换热模子[10]。本文经过较量已有的几种挥发换热模子，参考已有的模子，找到影响挥发换热的成分，而后连系板式换热器的机关以及测验所得数据，提议合用于板式换热器两相挥发的换热模子，部份测验数据如表2所示。经过测验数据考证和剖析，文件[11-13]中提议的模子（如表3）运用都有其限定性，但可思虑其做为半阅历模子，如表4所示。并经过测验数据拟合取得各模子参数，如表5所示。表2表3挥发换热模子表4半阅历挥发换热模子表5各模子拟合参数值由下图6看来，YAN和LIN模子[11]分割度较大，大普遍点的策画过错超过了±5%的限定，平衡过错抵达了16.2%。本相上，该模子所得的数据限定为热流密度小于11kW/m2，而本文的测验数据并不是悉数在这个限定之内。HSIEH和LIN模子[12]的分割度较量大，由于该模子没有充足思虑到挥发压力的影响。KHAN和AYUB模子[13]的策画过错有所减小，该模子对测验数据之间的拟合精度较好，但有些点的过错仍旧较大。经过对上头策画模子的剖析较量可知KHAN和AYUB模子[13]更能较好地形色挥发换热特点，在以上各模子的根基上，在此提议了合用于板式挥发器的换热模子，该模子具备很好的拟合精度，并能够较好的运用于该系列其余型号的板式换热器中：图6挥发换热测验值与模子策画值比拟经过最小二乘法，回归取得a1=.6，a2=0.，a3=1.，a4=4.6。测验值与相干式策画值精度对譬如图7所示，测验值与策画值过错大部份在±5%线之内，唯一部分点过错稍大，但也小于10%，平衡过错为3.5%。式(10)思虑了多种成分的综协效用，在很难区分换热区间和换热状况时，如许思虑是很有需要的。由于不同的收支口干度制冷剂的热物性有很大不同，式(10)思虑了收支口干度差对调热的影响；同时，式(10)思虑了挥发压力对调热机能的影响，为了保证引入的压力修改无穷纲，采纳Po/Pcr，个中Pcr为R22的临界压力；着末，思虑了热流密度的干预，引入了等效沸腾数的修改。图7挥发换热测验值与策画值比拟3.2磨擦压降相干式拟合两相流与单相流比拟，由于气相混入引发液相增速，气相流滑动速率对液膜产生湍流效应等成分的影响，使得两相流的磨擦阻力大于单相流，同时影响成分也大大补充，致使两相流内部滚动状况更为繁杂。在两相流的压降策画历程中，由于气液密度及气液含量的不同，以及气液间的彼此使得滚动阻力除了磨擦压降平部分压降外，还囊括了加快压降和重力压降。寻常地，磨擦压降占总压降的大部份，加快压降和重力压降关连于磨擦压降平部分压降很小，能够思虑疏忽。过错剖析如图8所示，该模子分割度较小，过错要紧在±10%线之内，最大过错14.3%，平衡过错5.9%。4论断（1）针对RA在板式换热器内换热的情景举行研讨，确立板式换热器水侧换热与压降CFD策画模子，且考证了该模子的无误性，并在仿真完毕的根基上断定了板式换热器水侧换热和压降相干式，况且可用于板式换热器挥发换热和压降特点的测验剖析。（2）影响板式换热器挥发换热的成分有许多，要紧有制冷剂RA原料流量、挥发温度、热流量、热流密度、收支口平衡干度、挥发压力，板式换热器两相换热很难产生较量通用的策画相干式，由于测验前提和板片机关的不同，直接采纳文件中的策画模子有很大的限定性。（3）取得牢固正确的两相换热数据是确立模子的根基，本文华纳修改相干式的法子提议了挥发换热策画模子，基于测验数据拟合取得策画相干式，换热系数策画模子平衡过错3.7%，磨擦系数策画模子最大过错14.1%，平衡过错5.1%。

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